Terepi pontoktól a valós idejű műholdas helymeghatározásig

Hazánk vízszintes alapponthálózata olyan, mint egy gombostűkkel teleszurkált tábla, ahol az egyes tűfejeket vékony fonalak kötik össze. Ez a mátrix behálózza az egész országot. Sebők Tamás földmérő és térinformatikai szakmérnök több mint 40 évnyi alapponthálózati tapasztalattal csaknem egy évtizede dolgozik szakfelügyelőként a Lechner Tudásközpont – az egykori Földmérési és Távérzékelési Intézet – Alaphálózati és Államhatárügyi Osztályán. Karrierje különböző állomásain részt vett alappontok létrehozásában, használta őket földmérő munkájához és jóideje szakfelügyelőként gondoskodik pótlásukról, javításukról, áthelyezésükről a hatályos jogszabályok adta keretek között. Látta a kort, melyben az alapponthálózat képezte a földmérő munka alapját és látja a jelent is, ahol ezt a szerepet egyre inkább átveszi a nagy pontosságú műholdas helymeghatározás.

Az alappontok köre hatalmas, csaknem 60 000 pontból áll. Mennyi idő kellett, hogy ennyi pontot meghatározzanak?

Az összesen 58 462 pontból álló alapponthálózat létrehozása 45 évig, 1948-tól 1994-ig tartott. Először, 1948–1952-ig, egy elsőrendű háromszögelési láncolatot hoztak létre az országhatár mentén, kimerevítve ezt észak-déli irányban nagyjából a Duna mellett, a Duna–Tisza közén. Az így fennmaradó dunántúli és alföldi részen belül kitöltőhálózatot létesítettek 1953 és 1958 között. A kitöltőhálózaton belül harmadrendű pontossággal végezték a méréseket. Az elsőrendű háromszögelési láncolaton belüli rész harmadrendű alappontokkal való kitöltésére is sor került, ez 1954–1964-ig tartott. A dunántúli és az alföldi kitöltőhálózaton belül az elsőrendű pontok kialakítása számítástechnikai módszerrel, 1972-ben történt. A negyedrendű főpontok létrehozása egyfajta kényszerből adódott, mivel a harmadrendű hálózat nem bizonyult kellően sűrűnek a negyedrendű alapponthálózat létrehozásához.
A negyedrendű alapponthálózat, ami célját tekintve a lokális területekre kiterjedő ötödrendű, vagy felmérési alapponthálózat kialakításának alapjaként szolgál, a felsőrendű hálózat kiépítésével kissé átfedésben, már 1957-től elkezdődött. A ’60-as és a ’70-es években korszerűsítéseket végeztek a felsőrendű alapponthálózatban. Így 1976-tól már a nemzetközi kiegyenlítésekből adódó kényszerektől független EOV rendszerre tértünk át, ez képezte az alapját a negyedrendű alappontsűrítés folytatásának. Mint látjuk, a mérési és számítási módszeréből adódik az EOVA-nak az a sajátossága, hogy hiányoznak belőle a másodrendű alappontok.

 Pontosság mindenekelőtt. Hogyan történik az alappontok meghatározása?

Az alappont-meghatározási technológián és az adott alappont-rendűségéhez meghatározott mérési módszeren, az így elért pontosságon múlik, hogy adott alappont a felsőrendű-, vagy a negyedrendű kategóriába sorolható. Elsőrendűek az adott kor legnagyobb pontosságával megmért pontjai. A rájuk vonatkozó hibahatárok a legszigorúbbak. A harmad-, negyedrendű főpontok és a negyedrendű alappontok elvárható pontossága ebben a sorrendben csökken, már a hibaterjedésből adódóan is. A mérési pontosságot említve, teodolittal az irányokat a negyedrendű pontokon 2 fordulóban-, a negyedrendű főpontokon 4, a harmadrendű méréseket már 8 fordulóban kellett végezni és elsőrendű hálózat fejlesztéséhez már a 12 fordulós mérés volt a követelmény. Ennek megértéséhez jó tudni, hogy egy fordulónak az iránysorozatnak két távcsőállásban egymással ellentétes irányú megmérését nevezzük. Iránymérésekhez Wild T3-as teodolitokat használtak, melyek közvetlen leolvasó képessége 0,1” volt. Csak gondoljuk el, ez a kör (360°) 12 960 000-ed részre. A szigorú pontossági követelményekből adódóan az irányméréseket csak arra alkalmas időben végezhették. A ködös, párás idő, a nyári napok légrezgése, a napnyugta előtti léglengés mind-mind megnehezítik a távoli irányok mérését, ezek alkalmatlan időpontok voltak az iránymérésre. A legnagyobb pontosságot igénylő elsőrendű iránymérésekre átlagos időjárású években, 2–3 hetenként csupán 3–4 nap adódott.

A mérésre is hat a technikai fejlődés?

Az alappont-meghatározási módszerek a tisztán irányméréses „klasszikus” technológiával indultak, majd a fénytávmérők megjelenésével ezt az irány- és távméréses „vegyes” pontmeghatározási technológia váltotta fel. Réde és környéke volt az első munkaterület, 1985-ben, ahol az alappontsűrítés 52%-ban már a hálózatszerű GPS-es technológiára épült. 1990–1994-ig, a negyedrendű alappontsűrítés befejezéséig, már 100%-ban ezt a technológiát alkalmazták.
A hosszú évtizedek során a technológiának megfelelően, a mérésekhez használt műszerek, eszközök változtak. Kezdetben a távolságméréshez invar-drótot használtak, melyet felváltottak az egyre korszerűbb fénytávmérők. Az iránymérésekhez viszont végig a Wild T3 teodolitokat használták. Az igazi áttörést a fejlődésben az amerikai műholdakra épülő technológia jelentette, melynek hazai bevezetését az első Trimble GPS műszerek magyarországi megjelenése tette lehetővé.

Innen már csak egy lépés volt a centiméteres pontosságú helymeghatározás – Kozmikus Geodéziai Obszervatórium által működtetett GNSS szolgáltatás. Szakfelügyelőként van jelentősége annak, hogy valaki hogyan, milyen technológiával végzi el a méréseket?

A műholdas navigáció térnyerésétől indult el aztán a penci Kozmikus Geodéziai Obszervatórium ez irányú munkája is, a KGO munkatársai rengeteg kutatást és munkát fektettek abba, hogy megtalálják a módját, hogyan lehetne ezt a technológiát továbbfejleszteni. Ennek eredménye az a kiépített GNSS rendszer Magyarországon, amely elérhetővé, megvásárolhatóvá teszi a néhány centiméteres pontosságú helymeghatározást. A műholdas észlelés ugyanis nem tud kapásból EOV koordinátát produkálni, az továbbra is GPS-es koordinátát ad, ehhez kell még valamilyen korrekció, hogy az Egységes Országos Vetületi Rendszernek megfelelő legyen az eredmény. A korrekciót a KGO fejlesztése nyomán kiépített 35 hazai és 19 határon túli permanens állomásból álló országos hálózat biztosítja, amely folyamatosan észleli a műholdakat és telefonos hálózaton keresztül küldi a központon keresztül a korrekciókat a földmérőnek, majd a mérőműszerre telepített vetületi transzformációs eljárást követően a GPS-es „nyers” koordináta centiméteres EOV koordinátaként jelenik meg a műszer kijelzőjén. Ezzel a módszerrel ötödrendű, vagy felmérési alappontokat határoznak meg egy lokális terület műszeres felméréséhez vagy közvetlenül részletpontok meghatározásához használják. Az én munkám nem terjed ki erre a szakterületre, mivel az EOVA-nak nem része a lokálisan létrehozott alsóbbrendű alapponthálózat. Ezek kezelésével a megyei kormányhivatalok földhivatali főosztályai foglalkoznak.
Az EOVA pontok GNSS eljárással való pótlásának módszerei, ami kizárólagosnak mondható napjainkban, viszont már olyan szakmai kérdéseket vet fel, amire magam és kollégáim is igyekszünk a legjobb tudásunk szerint választ adni.

A GNSS Szolgáltatás és az alappontok hogyan viszonyulnak egymáshoz? Melyik a fontosabb? Melyik a hasznosabb? Van közöttük ilyen reláció?

A nagy pontosságú műholdas helymeghatározás, azaz a GNSS eljárások elterjedésével megváltozott az EOVA alappontok szerepe a földmérésben. Amíg a földprivatizáció, a kárpótlás és részarány kiosztás földmérési feladatainak végrehajtása, mint például a felmérések és a kitűzések ezekre az alappontokra épültek, a 2000-es évektől egyre inkább elterjedő GNSS alapú Real Time Kinematic (RTK), azaz a valós idejű kinematikus helymeghatározás gyorsabbá és „kényelmesebbé” tette a földmérők munkáját, egyre kevésbé használták az EOVA terepi pontjait.

Ennek a technológiával támogatott helymeghatározási módnak is van gyenge pontja?

Kimondható, hogy napjainkban a földmérési munkák „alappontjait” már a geodéziai műholdak jelentik. Ezek viszont az alappontokkal ellentétben önmagukban nem elegendőek geodéziai felhasználásra. Kellenek hozzájuk az őket megfigyelő, pályaadataikat kezelő földi megfigyelőrendszerek, adott nemzeti koordináta-rendszerben meghatározott földi referenciaállomások, jól működő telefonos mobilhálózat, amelynek segítségével a korrekciós adatok eljutnak a földmérőig. Ez a GNSS, vagyis a nagy pontosságú műholdas helymeghatározás, amely azért sok komponense és tőlünk független tényezői – például a napkitörések okozta ionoszférikus zavar – miatt sebezhető. Nem is említve azt, hogy a műholdak és azokat fenntartó rendszerek tőlünk független nemzetek – USA, Kína, Oroszország – birtokában vannak. Szerencsére a GNSS technológia világszintű jó működése, főleg katonai és gazdasági okokból, minden résztvevő érdeke, működése folyamatos és reméljük hosszú ideig az is marad.

Ha mindjobban a műholdas helymeghatározás a földmérési munkák alapja felmerül a kérdés, hogy mi a vízszintes alapponthálózat, azaz az Egységes Országos Vízszintes Alapponthálózat szerepe ma?

Az EOVA szerepe napjainkban valóban más, mint 20 évvel ezelőtt. Fenntartása viszont indokolt, főleg azért, mert az alappontok csak fizikai meglétükkel biztosítják a különböző vonatkoztatási rendszerek közötti kapcsolat finomítását. Csak újabb terepi mérésekkel lehet javítani például a GPS és EOV vonatkoztatási rendszerek közötti kapcsolatot. Ez kihat a GNSS szolgáltatás minőségi javítására is. Közel 60 000 alappontra azonban nincs már szükség. Nincs is már ennyi. Pusztulásuk főleg a városokban tapasztalható a közműhálózat bővítése, vagy az új utak, közterület-burkolatok elhelyezése miatt. De vidéken is, a mezőgazdasági művelés sok alappont pusztulását okozza. Ezek az alappont-vesztések azonban nem „tervezettek”. Vannak területek, ahol számuk jelentős, más helyeken kevésbé. Ha kevesebb EOVA pontot szeretnénk a jövőben, „ritkításuk” tervezetten kell, hogy történjen. Nézetem szerint csak így biztosítható a jövőben a „nem zavaró” helyeken, egyenletes eloszlásban és megfelelő arányú alappont-rendűségben kialakított új EOVA hálózat. Jó lenne, ha ez a korábbi években fiókba került tervünk újra napirendre kerülne és szakértőként magam is részt vehetnék ennek gyakorlati megvalósításában.